《2022年毕业设计方案模拟交通灯控制系统 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年毕业设计方案模拟交通灯控制系统 .pdf（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1 / 38 毕业设计 论文）课题: 模拟交通灯控制系统一、任务设计并制作一个城市交道口交通灯控制糸统二、要求1 交通灯控制规则如下： 1）每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。 2）共有四种通行方式： 车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1 分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。 南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1 分钟。 东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为1 分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。 东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为1 分钟。错误 !在通行结束
2、前10 秒钟，绿灯闪烁直至结束。3）不必自制电源。2, 发挥部分1）有倒计时时间显示。2）若交道口出现紧急情况，交警可将糸统设置成手动：全路口车辆禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。3）当有119、120 等特种车辆通过时，糸统自动转为特种车放行，其它车辆禁止状态。特种车辆通过 15 秒钟后，糸统自动恢复，用模型车演示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 38 页2 / 38 4）其它自选措施。摘要 1：本设计以单片机为核心，采用主从双MCU 结构，以双色 LED 发光管箭头作为直行和左右拐弯指示，以LED 数码管
3、作为倒计时指示，以双色LED 点阵作为行人通行的指示，以数字编码无线传输模式实现特种车辆检测，完成了题目要求的所有功能。在此基础上，我们增设了高分辨率320 240）大屏幕LCD 实时显示系统各种状态，同时显示日期和时间；增设了行人通行还配以形象的动画和温馨的语音提示；增设了可根据交通拥挤情况分别设置主干道和次干道的通行时间，并对系统机械结构进行了优化设计，整体性好，人性化强、可靠性高。关目录摘要2 引言. 3 第 1 章方案设计与论证 3 1.1 总体方案设计与比较 . 3 第 2 章系统硬件设计 . 5 2.1 单片机概述 . 5 2.2 总体设计 . 9 2.3 各功能模块硬件设计及实现
4、. 10 2.3.1 交通灯四种通行模式及行车方向指示. 10 2.2.2 行人通行指示及其实现 . 13 2.3.3 特种车检测及其实现 . 15 2.3.4 键盘与状态显示及其实现 . 16 2.3.5 语音提示及其实现. 18 2.3.5 主次干道单独时间设置功能. 19 2.3.6 紧急情况处理功能及其实现. 19 2.3.7 倒计时计数功能及其实现. 19 2.3.8 日历及时间显示功能及其实现. 19 第 3 章系统软件设计 . 20 3.1 软件总体流程图 . 20 3.2 软件主要子程序流程 . 21 3.2.1 紧急状态子程序 . 21 3.2.2 设置状态子程序. 22 3
5、.2.3 键盘模块程序流程 . 22 第 4 章系统调试与测试结果分析. 23 4.1 系统操作说明 . 23 4.2 调试. 24 4.3 指标测试 . 25 4.3.1 测试仪器 . 25 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 38 页3 / 38 4.3.2 各模块测试 . 25 第 5 章设计总结 . 26 第 6 章参考文献 . 27 附录一：系统控制电路原理图. 28 附录二： LED点阵显示原理图. 28 附录三：系统 PCB图. 29 附录四 :. 33引言随着社会和城市交通的快速发展, 近几年机动车辆数字急剧
6、增加，道路超负荷承载道路现象严重，致使交通事故逐年增加。交通灯是城市交通有序、安全、快速运行的重要保障，因此解决好公路交通信号灯控制问题也成了保障交通有序、安全、快速运行的重要环节。本设计是一款基于双MCU 的交通控制系统，它可以实现对车辆、行人的有效导引。根据题目要求，设计中我们选用双色LED 发光管比单色LED 节省了空间，简化了设计，并把双色LED 发光管排成箭头形状，作为直行和左右拐弯指示，形象直观；选择双色LED 点阵不仅可以从颜色上区别人的通行与停止，结合软件还可以“动画”形式模拟人的走与停，配合语音作为行人通行的提示，形象、直观、温馨；采用数字编码无线传输模式实现特种车辆检测，准
7、确、可靠性高；高分辨率 320 240）大屏幕 LCD 实时显示系统各种状态，可同时显示日期和时间，显示图文信息量大，更直观，可靠性高、抗干扰能力强。该系统还可根据交通拥挤情况分别设置主干道和次干道的通行时间，以提高效率，缓减交通拥挤；本设计并对系统物理结构进行了优化，很有城市交通道口的“模型”味。第 1 章方案设计与论证题目要求我们在实现四种基本交通灯信息指示功能的基础上，实现倒计时时间显示、紧急情况处理、特种车放行等功能，如何选择有效方案至关重要！1.1 总体方案设计与比较题目基本部分要求：1）交通灯控制规则如下：1）每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行
8、车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 38 页4 / 38 2）共有四种通行方式： 车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1 分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。 南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1分钟。 东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为1 分钟，各路右拐比直行滞后 10 秒钟开放。 东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为1分钟。3）在通行结束前 10 秒钟，绿灯闪烁直至结束。题目发挥部分要求：1）有倒计时时间显示。2）若交道口出现紧急
9、情况，交警可将系统设置成手动：全路口车辆禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。3）当有 119、120 等特种车辆通过时，系统自动转为特种车放行，其它车辆禁止状态。特种车辆通过15 秒钟后，系统自动恢复，用模型车演示。4）其它自选措施。根据题目基本部分要求，可以用4 只双色 LED发光管来指示左拐、右拐、直行及行人通行，如此设计电路简洁，编程和调试均方便，但是该方案欠直观形象，尤其是人行道，并不是每个行人都能明白单只指示灯的含义。根据题目发挥部分当有119、120 等特种车辆通过时，系统自动转为特种车放行，其它车辆禁止状态的要求，对特种车辆的检测方案很多，通常采用音频检测技术来识别，如
10、选用具有音频锁相功能的LM567 。但是该方案可靠性不高，抗干扰能力差。根据题目发挥部分其它自选措施的要求，考虑到系统中没要求有室内状态监视，也没要求人行道有图形和语音，多少有点不够全面和人性化。根据上述分析，综合考虑成本和器件的易得性，以及软硬件的结合，我们选用双色LED 发光管并排成箭头形状，作为直行和左右拐弯指示，节省了空间，简化了设计，且形象直观；选择双色LED 点阵不仅可以从颜色上区别人的通行与停止，结合软件还可以“动画”形式模拟人的走与停，配合语音作为行人通行的提示，形象、直观、温馨；采用数字编码无线传输模式实现特种车辆检测，准确、可靠性高。根据题目发挥部分其它自选措施的要求，我们
11、增设了高分辨率、数据存储器(RAM 、定时 /计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器：中央处理器 (CPU是整个单片机的核心部件，是8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码， CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 数据存储器 (RAM 8051内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM 只有 128 个，可存放
12、读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 38 页6 / 38 图 1程序存储器 (ROM ：8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时 / 计数器 (ROM ：8051 有两个 16 位的可编程定时 /计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出 (I/O 口：8051共有 4组 8位 I/O 口(P0、 P1、P2或 P3，用于对外部数据的传输。全双工串行口：8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数
13、据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2 级的优先级别选择。时钟电路：8051 内置最高频率达12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛 (Harvard结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton结构。 INTEL 的 MCS-51 系列单片机采用的是哈佛结构的形式，
14、而后续产品16 位的 MCS-96 系列单片机则采用普林斯顿结构。下图是 MCS-51 系列单片机的内部结构示意图2。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 38 页7 / 38 RAM 地址寄存器RAM 128B 程序地址寄存器P0 驱动器P2 锁存器P2 驱动器P1 锁存器暂存器2 B 寄存器4KB ROM 暂存器1 ACC SP P0 锁存器PC PC 增 1 缓冲器P3 锁存器OSC 中断、串行口及定时器PSW ALU DPTR P1 驱动器P3 驱动器XTAL1 XTAL2 P0.0 P0.7 P2.0 P2.7 P3
15、.0 P3.7 P1.0 P1.7 RST ALE VCCVSS定时控制指令译码器指令寄存器PSEN EA 图 2 89C51单片机内部结构MCS-51的引脚说明：MCS-51 系列单片机中的8031、8051及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配置，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组 8位共 32个 I/O 口，中断口线与 P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：MCS-51的引脚说明：MCS-51 系列单片机中的8031、8051及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配
16、置，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组 8位共 32个 I/O 口，中断口线与 P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：如图3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 38 页8 / 38 图 3 Pin9: RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051 通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现24 个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC 指向 0000H，P0-P3 输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET 由高电平下降
17、为低电平后，系统即从0000H 地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM 的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE 端将有一个1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是 EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC 的16 位地址数据将出现在P0 和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由 CPU 读入并执行。Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051 和
18、 8751 单片机，内置有4kB 的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB 时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时， EA/Vpp脚还需加上 21V 的编程电压。硬件设计是整个系统的基础，要考虑的方方面面很多，除了实现交通灯基本功能以外，主要还要考虑如下几个因素：系统稳定度；器件的通用性或易选购性； 软件编程的易实现性；系统其它功能及性能指标；因此硬件设计至关重要。现从各功能模块的实现逐个进行分析探讨。2.2总体设计本设计以单片机为控制
19、核心，采用主从双MCU 结构，模块化设计，共分以下几个功能模块：单片机控制系统、键盘及状态显示、行车方向指示、行人通行指示、语音信息提示、特种车辆检测和倒计时模块等。单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。它由单片机、时钟电路、复位电路等组成。行车方向指示采用双色LED 发光管，排列成箭头状，可有两种颜色指示放行与禁止，形象直观。行人通行指示采用双色LED 点阵，排列成人状，用两种颜色指示放行与禁止，结合软件可模拟行走和静止的“动画”，形象直观，简洁明了。语音提示部分由专用芯ISD1420 构成，温馨提示“横穿马路，注意安全”，很是人性化。特种车辆检测，采用语
20、音和数据无线相结合，由发射器和接收器组成，发射器安装在模型车上，接收器安装在主控板上，非常可靠。键盘及状态显示，键盘采用HD7279 专用芯片，电路简洁可靠；显示器采用高分辨率 320 240）大屏幕 LCD，可实时显示系统各种状态，同时显示日期和时间，图文并茂，信息量大，可供警察在室内实时监视交通状况。通过键盘可设置：紧急情况发生时的交通灯状态控制、日期和时间、主干道和次干道通行时间等，人机界面非常友好。系统还采用了专用时钟芯片1302，以减轻单片机的负担和提高时钟准确度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 38 页10
21、/ 38 系统采用双数码管倒计时计数功能，最大显示数字99。友好的人机界面、灵活的控制方式、优化的物理结构以及丰富的功能是本设计的亮点。系统总体设计原理图见附录。2.3 各功能模块硬件设计及实现2.3.1 交通灯四种通行模式及行车方向指示按交通灯控制规则，每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。交道口模型如图21 所示：图 21 交道口模型图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 38 页11 / 38 图 2-2 通行方式一示意图图 2-3 通行方式二示意图精选学习资料 - - - - - - -
22、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 38 页12 / 38 4 组 LED数码管按照设置的通行时间各路口默认的通行时间均为1 分钟）进行倒计时，并各自进行红、绿灯显示，共有四种通行方式，分别为：图 2-4 通行方式三示意图图 2-5 通行方式四示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 38 页13 / 38 通行方式一：倒计时时间为60s通行时间），红绿灯状态为：南北直行：绿，东西直行：红，各路右拐：绿，左拐：红，人行道：南北绿，东西红，各路右拐比直行滞后10 秒钟开放。如图 2-2 所示。
23、通行方式二：倒计时时间为60s通行时间），红绿灯状态为：南北左拐：绿，各路右拐：绿，所有人行道：红。如图2-3 所示。通行方式三：倒计时时间为60s通行时间），红绿灯状态为：东西直行：绿，南北直行：红，各路右拐：绿，左拐：红，人行道：东西绿，南北红，各路右拐比直行滞后10 秒钟开放。如图 2-4 所示。通行方式四：倒计时时间为60s，这种芯片具有一定的驱动能力，且可以直接驱动LED 发光管而无须另外添加驱动芯片。关于行的控制和驱动是相对容易的，因为行的工作方式是分时顺序工作的。由于行的组成是几个模块并联形成的，因此驱动的功率要求也比较大。图 211 LED点阵外观引脚图采用扫描方式进行显示时，
24、每行有一个行驱动器，各行的同名列共用一个列驱动器，由行译码器给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描。另一方面，根据各列锁存的数据，确定相应的列驱动器是否将列与电源接通。接通的列，就在该行该列点燃相应的LED ；未接通的列锁对应的LED熄灭。当一行的扫描持续时间结束后，下一行又以同样的方法进行显示，全部各行都扫描以遍之后 工作电压低、功耗极低。工作电压仅为35, 工作电流 10/ 2，特别适用于低功耗仪器仪表中。 (2液晶显示属被动显示 , 受外界光线干扰小。 (3图形点阵式液晶可显示的信息量大、分辨率高。(4不产生电磁干扰。 (5可靠性高 , 使用寿命长。此外，它可支持微处理
25、器接口，且接口电路简单，图2-14 为与 MCU 接口界面图。图 2-14 与 MCU 接口界面图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 38 页18 / 38 综上所述，方案三既满足了系统功能要求，又符合人性化设计标准。权衡利弊，我们决定采用方案三来实现系统的显示功能。2.3.5 语音提示及其实现语音提示主要采用ISD1420 专用语音芯片来实现， ISD1420 为单片语音记录、回放一体化芯片，记录时长为20s；可被划分为 160 小段，每段 125ms 。其芯片管脚如图 2-15 所示。当 REC脚为低电平时，进行录音，
26、PLAYE或 PLAYL为低时进行放音， ISD1420 可进行连续录音，也可进行分段录音。我们可以根据需要更换录音内容。图 2-15 ISD1420 语音芯片管脚图该芯片精度高、抗干扰能力强。即使在环境恶劣的系统中，如马路上也能进行正常的语音输出，保存时间长，保真性好，工作可靠。当行人过马路时温馨提示“横穿马路，注意安全”，很是人性化。配合使用两种颜色指示放行与禁止，结合软件模拟行走和静止的“动画”，形象直观，简洁明了。语音提示电路原理图如图 2-16 所示。图中三个按键分别用来实现录放音功能。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18
27、 页，共 38 页19 / 38 图 2-16 语音提示电路原理图2.3.5 主次干道单独时间设置功能当主干道方向的车辆过多发生堵塞, 而次干道方向车辆却很稀少时，正常的信号灯时序将会使交通状况更加恶化。本设计添加了主次干道单独时间设置功能，交警可按需求设置绿灯的点亮时间，该措施可在一定程度缓减短暂的交通压力。2.3.6 紧急情况处理功能及其实现在十字交通路口常出现的紧急情况，若不及时处理将形成不良隐患。比如，交道口的行人有紧急情况发生，那么交警可以对信号灯进行手动控制，按下紧急情况处理键，通过软件使所有红灯亮，路口车辆禁行，行人通行，直至紧急情况结束后再转成常规的自动状态。2.3.7 倒计时
28、计数功能及其实现本系统使用数码管完成倒计时显示功能。以南北方向为例，数码管显示的数值从绿灯的设置时间最大值往下减，每秒钟减1，一直减到 1。然后又从红灯的设置时间最大值往下减，一直减到1。接下来又显示绿灯时间，如此循环。系统共有 4 个两位的 LED 数码管，分别放置在模拟交通灯控制板上的四个路口。因为四个方向的数码管应该显示同样的内容，所以我们可以把它们同样对待。也就是说各个方向的数码管个位把数码管第二位定义为个位，第一位定义为十位）用一根信号线控制，十位用另一根信号线控制。这里采用动态显示。2.3.8 日历及时间显示功能及其实现精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
29、 - - - - - - -第 19 页，共 38 页20 / 38 日历及时间主要采用的是实时时钟电路DS1302 芯片，它是美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟电路，具有体积小、功耗低、接口容易、占用CPU 的 IO 口线少等主要特点，可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能，可作为实时时钟广泛应用于智能化仪器仪表中。图216为 DS1302与单片机的连接图。图 216 DS1302 与单片机的连接图第 3 章系统软件设计硬件平台结构一旦确定，大的功能框架即形成。软件在硬件平台上构筑，完成各部分硬件的控制和协调。系统功能是由软硬件
30、共同实现的，由于软件的可伸缩性，最终实现的系统功能可强可弱，差别可能很大。因此，软件是本系统的灵魂。软件采用模块化设计方法，不仅易于编程和调试，也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。同时，对软件进行全面测试也是检验错误排除故障的重要手段。由于编程多涉及到数值运算，比较复杂，还有LCD的菜单界面设计都是需要多重选择判断，用我们平时常用的汇编语言编程是很难实现的，这里我们选用了移值性好、结构清晰、能进行复杂运算的C语言来实现编程。3.1 软件总体流程图软件总体设计及流程图见图3-1，主要完成各部分的软件控制和协调。本系统主程序模块主要完成的工作是对系统的初始化，包括对HD7279 、1302 和液
31、晶的初始化，启动无线接收模块，发送显示数据，同时对键盘进行扫描，等待外部中断，以及根据所需要的功能进行相应的操作。其流程图如图3-1 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 38 页21 / 38 图 3-1 软件总体流程图主程序比较简单，初始化完成后，调用按键扫描程序，取得键值，并根据当前系统状态调用相应的子程序。这里有六个基本的子程序供调用，分别对应系统的各种功能状态。分别是语音提示子程序、特种车检测子程序、紧急状态子程序、设置子程序和时钟显示子程序，倒计时子程序等。3.2 软件主要子程序流程3.2.1 紧急状态子程
32、序图 3-2 紧急状态子程序开始初始化键扫描，取键值判断当前状态紧急状态设置状态日历显示倒计时特种车检测语音提示精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 38 页22 / 38 在紧急状态下，只有紧急状态手动控制按键采可以使所有的LED 都被置为红灯，车辆禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。3.2.2 设置状态子程序开始按键1是否按下？南北红灯时间加一返回按键2是否按下？按键3是否按下？南北绿灯时间加一状态改为正常运行图 3-3 设置状态子程序在设置状态，按下Key1 开始设置南北的红灯时间，按下Key2 设置南北的绿
33、灯时间，按下 Key3 返回正常运行状态。红灯和绿灯的时间最大可以设为99，超出 99 的时候会从 20 开始重新计数。它包含倒计时调整和紧急状态两个状态。主程序中放了一个按键的判断指令，当有按键按下的时候，程序就自动的跳转到按键子程序处理。当检测到K2键按下的时候就自动返回到主程序。当出现紧急的情况的时候，按下K3 或者K4 就切换到紧急状态，当紧急事件处理完毕的时候，按下K2，就可以返回正常状态。3.2.3 键盘模块程序流程键盘是人机进行交互的重要接口之一。用户通过按键对仪器下达命令，仪器对按键译码获得相应的键值，并执行相应的命令程序。键盘部分的软件实现主要是指对键盘管理芯片HD7279A
34、进行编程，从而成功地读取键盘值，实现相应的功能。 HD7279A 的工作流程图如图3-4 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 38 页23 / 38 程序初始化是否键按下？读键值调用发送子程序调用接收子程序是否数字键？按键是否放开？测量相应键值的电池电压开始实现相应的功能跳转到相应功能键YY NYNN图 3-4 HD7279的工作流程图第 4 章系统调试与测试结果分析因本设计本身要求有稳定性高、免维护、抗干扰能力强等功能，系统调试除了验证数据处理的精度，确保判断的准确性外，同时必须确认各项的功能的正常运行。4.1 系
35、统操作说明本设计采用 4x5 键盘，共 20 个键。键盘显示接口选用专用芯片7279，键盘分为数字键和功能菜单选择键两种，其中数字键十个，分别为数字09，用来输入年月日、倒计时时间等数字信息；功能菜单选择键则用于年月日及时钟设置、特种车放行设置、紧急按键、主次干道通行时间分别设置、确定、取消等功能，功能选择后的所有信息都将在高分辨率LCD液晶屏上实时显示。系统分为两个状态：设置状态和显示状态。利用键盘可以进行两个状态间的切换；开机时，系统为显示状态，此时显示四个路口数码管从默认的倒计时时间通行方式功能调试：包括对四种通行方式控制调试，行人和行车方向指示灯亮度和驱动电路调试；(2倒计时功能调试：
36、数码管亮度调试；(3紧急情况手动控制功能调试：包括按键功能调试及显示器件的亮度和规则调试；(4特种车通行功能调试：包括无线发送和接收电路调试。(5时钟和语音功能调试：包括时钟模块电路硬件调试，语音电路硬件调试，以及录放音功能的实现调试等。2.软件调试本系统的软件系统很大，全部用C51 来编写，选用一般的伟福仿真器对C51 进行调试。除了语法差错外，当确认程序没问题时，通过直接下载到单片机来调试。采取的是自下到上的调试方法，即单独调试好每一个模块，然后再连接成一个完整的系统，最后完成一个完整的系统调试。主要是液晶显示屏实时显示功能的调试。3.软硬联调精选学习资料 - - - - - - - -
37、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 38 页25 / 38 系统做好后，进行系统的完整调试。主要任务是检验实现的功能及其效果并校正数值。根据实测数据，逐步校正数据，使测量结果更准确。单片机软件先在最小系统板上调试，确保工作正常之后，再与硬件系统联调。4.3 指标测试4.3.1 测试仪器表 4 1 测试仪器清单编 号名称型号1数字万用表HONGDADT9204 2日立 100MHz 示波器HITACHI3单片机仿真器伟福 E6000/L 4双路跟踪稳压稳流电源DH1718E-5 5双信道数字示波器Tektronix TDS1002 60Mhz 测试仪器见表41，所采用的
38、仪器都必须满足一定的测量精度要求，否则将使测量结果失去实用价值。通常要求测量仪器的精度高于被测量仪器精度一个数量级，至少应高于3 倍。根据系统设计任务书的要求逐一测试各项性能指标，并进行记录，给出测试结论。4.3.2 各模块测试交通灯演示电路的调试交通灯演示模块由一百多个双色LED发光管， 8 块双色 LED点阵组成，接线繁琐，极易出错。检查二极管无故障、导线无断线、连线接头无互相搭联后可先写一个软件调试程序，依次检查东南西北方向的指示灯发光二极管）是否点亮；若未点亮，则可能是连线接错。根据灯的亮灭情况依次查找直到电路正常工作为止。我们主 要出现 的 是亮度 不够的问题，调整 电阻阻值，并用U
39、LN2003 驱动芯片来驱动多个发光管，使其效果达到最佳。行人通行指示功能调试行人通行指示由 8 块双色 LED点阵组成，显示人形图案，配合软件形象地模拟行人行走动画，也是本设计的两点。它由从单片机单独控制，减轻了主单片机的负担，调试也更方便了。特种车检测模块精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 38 页26 / 38 特种车检测模块主要由发送和接收模块组成，将单片机的串口与无线发送模块接，数据通过发送模块发出，安装在交通灯上的接收模块进行接收，若警车通过时所有的交通灯能变成红灯，并与液晶显示的交通信息一致，则说明该模块工作
40、正常。显示模块调试将显示器与仿真器相连，编制一个简单的程序进行调试。各单元均调通后，进行整机联调：将各模块连接起来，逐个进行检测。调试成功后再将程序写到单片机中进行调试，直至整个系统能够正常工作。此外，在电路抗干扰设计方面，我们采取了引线尽量短，减少交叉等措施。实践证明，这些措施对消除某些引脚引起的直流分量干扰起到了很好的效果。抗干扰设计是单片机应用系统设计的重要组成部分，没有良好的抗干扰措施，系统就无法安全可靠的工作。当然，我们只能通过系统软件、硬件设计尽可能的减少干扰带来的影响，而不可能完全消除干扰。第 5 章设计总结本设计以单片机为核心，采用主从双MCU 结构，以双色 LED 发光管箭头
41、作为直行和左右拐弯指示，以LED 数码管作为倒计时指示，以双色LED 点阵作为行人通行的指示，以数字编码无线传输模式实现特种车辆检测，完成了题目要求的所有功能。在此基础上，我们增设了高分辨率 ,2002,(S2 . 2 沈鸿星 . LED 交通信号灯系统的硬件设计J.电子工程师,2004,(03 . 3 罗亚非 . 凌阳 16 位单片机应用基础M. 北京：北京航空航天大学出版社，20034 方志烈 . 第三代 L ED 交通信号灯 A . 第七届全国L ED 产业研讨与学术会议论文集 C . 中国光学光电子行业协会光电器件专业分会,2000. 30232.5 查振亚 ,叶向阳 . 智能交通灯控
42、制系统J. 华中理工大学学报, 1997, 25(2: 63656 谭浩强 . C 程序设计 M. 清华大学出版社，1999 年 12 月第 2 版7 白炳良 . 单片机自动控制交通信号灯J.漳州师范学院学报(自然科学版 ,1997,(02 . 8 何立民 .单片机应用技术大全M. 北京：北京航空航天大学出版社，1994.9 李广弟 .单片机基础 M. 北京：北京航空航天大学出版社，1992.10 张云龙 . 交通信号控制器的设计J.兵工自动化,2003,(04 . 11 李朝青 .单片机原理及接口技术修订版） M. 北京：北京航空航天大学出版社，1998.12 阎石. 数字电子技术基础第四版
43、） M. 高等教育出版社，2000年 5 月第一版 .13 胡汉才 . 单片机原理及其接口技术M. 清华大学出版社，2000 年 5月第一版 .14 何立民 . 单片机高级教程M. 北京航空航天大学出版社，2000 年 5月第一版 .15 陈汝全 . 电子技术常用器件应用手册M. 第二版，机械工业出版社，2002 年 5 月第一版 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 38 页28 / 38 附录一：系统控制电路原理图附录二： LED点阵显示原理图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
44、- - - -第 28 页，共 38 页29 / 38 附录三：系统PCB图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 38 页30 / 38 一）系统主控制电路PCB图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 38 页31 / 38 二）系统箭头指示标志PCB 图三）从单片机控制电路PCB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 38 页32 / 38 四） 双色 LED 方向指示电路 PCB图精选
45、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 38 页33 / 38 附录四: 程序源代码 ORG 0000H 。主程序的入口地址 LJMP MAIN 。跳转到主程序的开始处 ORG 0003H 。外部中断 0 的中断程序入口地址 ORG 000BH 。定时器 0 的中断程序入口地址 LJMP T0_INT 。跳转到中断服务程序处 ORG 0013H 。外部中断 1 的中断程序入口地址MAIN : MOV SP,#50H MOV IE,#8EH 。CPU开中断，允许 T0 中断， T1 中断和外部中断 1 中断 MOV TMOD,#51
46、H 。设置 T1 为计数方式 ,T0 为定时方式，且都工作于模式1 MOV TH1,#00H 。T1 计数器清零 MOV TL1,#00H SETB TR1 。启动 T1 计时器 SETB EX1 。允许 INT1 中断 SETB IT1 。选择边沿触发方式 MOV DPTR ,#0003H MOV A, #80H 。给 8255赋初值， 8255工作于方式 0 MOVX DPTR, AAGAIN: JB P3.1,N0 。判断是否要设定东西方向红绿灯时间的初值，若P3.1为 1 则跳转 MOV A,P1 JB P1.7,RED 。判断 P1.7是否为 1，若为 1 则设定红灯时间，否则设定绿
47、灯时间 MOV R0,#00H 。R0清零 MOV R0,A 。存入东西方向绿灯初始时间 MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAINRED: MOV A,P1 ANL A,#7FH 。P1.7置 0 MOV R7,#00H 。R7清零 MOV R7,A 。存入东西方向红灯初始时间 MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAIN。-N0: SETB TR0 。启动 T0 计时器 MOV 76H,R7 。红灯时间存入76H精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
48、33 页，共 38 页34 / 38 N00: MOV A,76H 。东西方向禁止，南北方向通行 MOV R3,A MOV DPTR,#0000H 。置 8255A 口，东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮 MOV A,#0DDH MOVX DPTR, AN01: JB P2.0,B0N02: SETB P3.0 CJNE R3,#00H,N01 。比较 R3中的值是否为 0，不为 0 转到当前指令处执行。-黄灯闪烁 5秒程序 - N1: SETB P3.0 MOV R3,#05H MOV DPTR,#0000H 。置 8255A 口，东西，南北方向黄灯亮 MOV A,#0D4H MOVX DPTR
49、,AN11: MOV R4,#00HN12: CJNE R4,#7DH,$ 。黄灯持续亮 0.5秒N13: MOV DPTR,#0000H 。 置 8255A 口，南北方向黄灯灭 MOV A,#0DDH MOVX DPTR,AN14: MOV R4,#00H CJNE R4,#7DH,$ 。黄灯持续灭 0.5秒 CJNE R3,#00H,N1 。闪烁时间达 5 秒则退出。-N2: MOV R7,#00H MOV A,R0 。东西通行，南北禁止 MOV R3,A MOV DPTR,#0000H 。 置 8255A 口，东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮 MOV A,#0EBH MOVX DPTR,A
50、N21: JB P2.0,T03N22: CJNE R3,#00H,N21。-黄灯闪烁 5秒程序 - N3: MOV R3,#05H MOV DPTR,#0000H 。置 8255A 口，东西，南北方向黄灯亮 MOV A,#0E2H MOVX DPTR,AN31: MOV R4,#00H CJNE R4,#7DH,$ 。黄灯持续亮 0.5秒N32: MOV DPTR,#0000H 。 置 8255A 口，南北方向黄灯灭 MOV A,#0EBH MOVX DPTR,AN33: MOV R4,#00H CJNE R4,#7DH,$ 。黄灯持续灭 0.5秒精选学习资料 - - - - - - - -